Cálculo de diseño de transmisión por cadena reductora
El diseño de un reductor de rueda dentada basado en transmisión por cadena sella un mezclador para mezclar lodo en una línea de producción de hornos eléctricos domésticos. Tres meses después de su puesta en producción, se utilizó el reductor de tornillo sin fin WPO-15. La máquina quedó completamente dañada y no se pudo utilizar. La potencia del motor es de 7,5 kw y la velocidad de rotación es de 1440 r/MIN. El motor y el reductor de tornillo sin fin son accionados por una correa con una relación de transmisión de 1:2. La relación de transmisión del reductor es un reductor de tornillo sin fin WPO-15 de 1:40. Cuando la velocidad de entrada es de 1500 r/min, la potencia permitida es de 5,5 kW. Durante el funcionamiento continuo, la carga no puede exceder los 65. Cuando las tareas de producción son relativamente pesadas, la mezcladora suele funcionar las 24 horas del día durante más de 10 días. Cuando se trabaja en tales condiciones, es obvio que la potencia permitida del reductor de tornillo sin fin es mucho menor que la potencia del motor. y está sobrecargado.
Esta mezcladora es un equipo no estándar diseñado para las necesidades de producción. La parte mezcladora del mezclador está hecha completamente de acero inoxidable y la parte de transmisión mecánica está instalada en la parte inferior del mezclador. El espacio es pequeño, por lo que no es adecuado utilizar un reductor de engranajes o un reductor cicloide. Si elige un reductor de tornillo sin fin WPO-20 que coincide con la potencia del motor, el primer problema es que es demasiado grande y el segundo problema es que el precio es demasiado alto. Ante esta situación, se diseñó un reductor de piñón especialmente para esta batidora cerámica. El costo de fabricación de este reductor de rueda dentada es el 50% del reductor de tornillo sin fin WPO-15. Después de más de un año de uso, sigue funcionando con normalidad.
1 Diseño estructural del reductor de rueda dentada El reductor de rueda dentada adopta una estructura de transmisión de dos etapas y su diagrama estructural se muestra en la Figura 1. La transmisión primaria está compuesta por una rueda dentada primaria 1 de 8 dientes de 61A y una placa de cadena de rodillos primaria 2 de 49 secciones, con una relación de transmisión de 8:49; la transmisión secundaria está compuesta por una rueda dentada secundaria 3 de 24A y 6 dientes; y Está compuesto por 4 placas de cadena de rodillos secundarias con 39 secciones. Su relación de transmisión es de 6:39 y la relación de transmisión total es de aproximadamente 1:40. 2 Principio de funcionamiento y características estructurales del reductor de rueda dentada 2.1 Principio de funcionamiento El principio de funcionamiento del reductor de rueda dentada se muestra en la Figura 1. El proceso de transmisión es el siguiente: el eje de la rueda dentada de primer nivel 1 es el eje de entrada, y la desaceleración de primer nivel se logra mediante el engrane de la rueda dentada de primer nivel y la placa de cadena de rodillos de primer nivel 2. El engrane de la rueda dentada secundaria y la placa de cadena de rodillos secundaria 4 logra una desaceleración secundaria.
1 piñón primario; placa de cadena de 2 rodillos primarios; 3 piñón secundario; placa de cadena de 4 rodillos secundarios
Figura 1 Diagrama estructural del reductor de piñón 2.2 Innovaciones Una transmisión por cadena general se compone de dos ruedas dentadas instaladas en los ejes principal y conducido paralelas entre sí, y una cadena cerrada que atraviesa las dos ruedas dentadas. En el diseño del reductor de piñón se utiliza la transmisión de engrane del piñón y el piñón, convirtiendo la cadena en piñón, sustituyendo la cadena y el piñón conducido, y diseñando un nuevo reductor de piñón. Tanto los reductores de ruedas dentadas como los reductores de engranajes transmiten potencia y movimiento a través del engrane, y el cálculo de sus relaciones de transmisión es el mismo. Sin embargo, el engranaje del reductor de la rueda dentada es el engranaje de los dientes de la rueda dentada y los rodillos de la placa de la cadena, que es un engranaje sin yugo, mientras que el engranaje del reductor de engranajes es el engranaje entre los dientes del engranaje, lo cual es positivo; mallado del yugo. 2.3 Características estructurales El reductor de rueda dentada cambia la transmisión de la cadena a una transmisión de engrane entre la rueda dentada y la placa de la cadena, pero no tiene las características de transmisión de un engranaje. El reductor de rueda dentada y el reductor de engranajes son esencialmente diferentes: (1) Dado que el engrane del reductor de rueda dentada es un engrane de yugo no positivo, los requisitos de precisión de procesamiento e instalación del reductor de rueda dentada son bajos y las condiciones de trabajo no son altas. (2) La relación de transmisión instantánea del reductor de rueda dentada no es precisa, pero la relación de transmisión promedio sí lo es, mientras que la relación de transmisión del reductor de engranajes es un valor fijo. Por lo tanto, la transmisión del reductor de rueda dentada es inestable, produce cargas dinámicas, hace mucho ruido y la velocidad de transmisión no es alta.
(3) El reductor de rueda dentada sólo puede transmitir movimiento y potencia entre ejes paralelos.
(4) El número mínimo de dientes de piñón del reductor de engranajes es de 6 dientes, mientras que el número mínimo de dientes de piñón del reductor de engranajes es de 17 dientes. Por tanto, al transmitir la misma potencia, la estructura del reductor de rueda dentada es más compacta que la del reductor de engranajes.
Las características estructurales del reductor de rueda dentada determinan que el reductor de rueda dentada no se puede utilizar tan ampliamente como el reductor de engranajes. Solo es adecuado para instalaciones con espacio de instalación limitado, condiciones de trabajo deficientes o severas y una relación de transmisión instantánea inexacta pero con una transmisión promedio precisa y estable. Tiene bajos requisitos de rendimiento y ruido, baja velocidad, cambios de carga no drásticos y dos ejes que giran en paralelo, como mezcla, transporte de materiales, etc. El engranaje del reductor de la rueda dentada es el engranaje de los dientes de la rueda dentada y el rodillo de la placa de la cadena. El principio de funcionamiento del engranaje de los dientes de la rueda dentada y el rodillo de eslabón de la cadena en la transmisión por cadena es el mismo. de transmisión por cadena La mayoría de las ventajas:
(1) No hay pérdida de velocidad por deslizamiento y la eficiencia de la transmisión puede alcanzar 98.
(2) Permitiendo una mayor relación de transmisión.
(3) Capacidad de transmitir mayor potencia a bajas velocidades.
(4) Capaz de trabajar bajo temperaturas más altas u otras condiciones duras (menos afectados por los cambios en las condiciones climáticas).
(5) Estructura compacta, transmite la misma potencia y tiene un tamaño de contorno menor.
El reductor de rueda dentada también tiene algunas deficiencias de la transmisión por cadena: (1) la relación de transmisión no es constante, la velocidad periférica fluctúa y es inestable (cuanto menos dientes de la rueda dentada, mayor es la fluctuación), y es fácil de girar a altas velocidades. Produce grandes cargas de impacto.
(2) Hay ruido en la transmisión.
(3) Sólo se puede utilizar para transmisión entre ejes paralelos.
Figura 2 La estructura de la placa de la cadena se muestra en la Figura 2. Después de que la cadena se convierte en una placa de la cadena, no hay placas de cadena ni manguitos. Solo hay pasadores y rodillos entre los dos radios, y no hay. Extensión de la placa de la cadena. El modo de falla causado por el paso trasero agrandado. Para piñones de las mismas especificaciones, el diámetro del pasador del eje puede ser mayor que el de la cadena. El ancho de los dientes del piñón no está limitado por el ancho de la cadena. Por lo tanto, el piñón desacelera. El dispositivo tiene ventajas que la transmisión por cadena no tiene: (1) La estructura es más compacta y puede transmitir mayor potencia con las mismas especificaciones del piñón.
(2) Bajo costo de mantenimiento. Después de que el reductor de la rueda dentada se desgasta y falla, solo es necesario reemplazar la rueda dentada pequeña, los pasadores y los rodillos.
(3) El reductor de rueda dentada se puede convertir en una transmisión abierta o se puede diseñar fácilmente en un dispositivo cerrado. 3 Algunos factores a considerar al diseñar un reductor de rueda dentada 3.1 El número y paso de los dientes de la rueda dentada pequeña El número de dientes de la rueda dentada pequeña tiene una gran influencia en la vida útil del reductor de rueda dentada. Cuando el número de dientes es demasiado pequeño, aumentan las desigualdades de la transmisión y la carga dinámica. Al mismo tiempo, el diámetro de la rueda dentada es pequeño, el diámetro del eje de la rueda dentada también es pequeño, la potencia permitida del eje de la rueda dentada. es pequeño y la fuerza circunferencial transmitida por la placa de la cadena aumenta con la rueda dentada. El número de dientes disminuye y aumenta, lo que acelera el desgaste de la rueda dentada y la placa de la cadena. El número de dientes de la rueda dentada pequeña aumenta, la fuerza circunferencial transmitida por la placa de la cadena disminuye, se reduce el efecto polilateral, se reduce el ángulo de rotación entre los segmentos de engrane de la rueda dentada de la placa de la cadena y se reduce el desgaste. Pero la talla es grande y el peso aumenta. El reductor de rueda dentada está diseñado para un espacio de transmisión más compacto, por lo que el número mínimo de dientes de la rueda dentada se puede tomar como zmin=06. La primera etapa del reductor de rueda dentada tiene una alta velocidad de la rueda dentada pequeña y el número de dientes. de la rueda dentada pequeña puede tener 812 dientes. En la segunda etapa del reductor de la rueda dentada, debido a la velocidad relativamente baja de la rueda dentada pequeña, el número de dientes de la rueda dentada pequeña es generalmente de 68 dientes. Si el espacio de instalación del reductor de rueda dentada lo permite, se puede seleccionar una mayor cantidad de dientes de rueda dentada pequeños para extender la vida útil del reductor de rueda dentada. El reductor de rueda dentada es adecuado para la producción de una sola pieza para facilitar el procesamiento, la rueda dentada generalmente usa dientes pares y la placa de la cadena usa dientes impares para que la rueda dentada y la placa de la cadena se desgasten de manera uniforme. El tamaño del paso ρ determina el tamaño de la placa de la cadena y la rueda dentada. Cuanto mayor sea el paso, mayor será el tamaño de cada parte del reductor de la rueda dentada y la capacidad de carga también aumentará, pero la desigualdad de la transmisión y. más grave será la carga dinámica. Para seleccionar el paso apropiado, primero debe calcular la potencia de diseño del reductor de la rueda dentada. Después de calcular la potencia de diseño, seleccione el paso de la rueda dentada correspondiente de acuerdo con la Figura 3. Si se selecciona la potencia nominal y la potencia de diseño del paso de la rueda dentada. una gran desviación, puede cambiar el número de dientes de la rueda dentada, recalcular la potencia de diseño y luego seleccionar el paso de la rueda dentada correspondiente. Bajo la condición de cumplir con la potencia de transmisión, obtenga el paso de la rueda dentada más pequeño posible para obtener el máximo. Estructura reductora de rueda dentada compacta.
Coeficiente del número de dientes de la rueda dentada pequeña Kz = (z1/19) 1,08 Por lo tanto, cuanto menor sea el número de dientes de la rueda dentada pequeña, mayor será la potencia de diseño del reductor de la rueda dentada y mayor será el paso requerido. Para la rueda dentada pequeña, se deben seleccionar y calcular repetidamente diferentes números de dientes para obtener una cantidad menor de dientes de la rueda dentada pequeña y un paso de rueda dentado más pequeño. 3.2 Velocidad de la rueda dentada Dado que el reductor de la rueda dentada tiene las características de movimiento de una transmisión por cadena, la velocidad límite de la rueda dentada está limitada por la carga dinámica. La figura 3 es la curva de potencia nominal de la cadena de rodillos. La figura muestra la curva de potencia nominal de la cadena de rodillos cilíndricos de una hilera modelo 01. En la figura se puede ver que la potencia nominal de la cadena de rodillos cilíndricos aumenta con el tamaño. de la rueda dentada pequeña Cuando la velocidad de la rueda dentada alcanza un cierto valor, la potencia nominal de la cadena de rodillos de camisa disminuye rápidamente a medida que aumenta la velocidad de la rueda dentada pequeña. Por lo tanto, la velocidad de la rueda dentada del reductor de rueda dentada no debe exceder la velocidad correspondiente al valor máximo alto en la curva de potencia nominal de la cadena de rodillos manguitos. 3.3 Ancho de los dientes de la rueda dentada Dado que no está limitado por la cadena, en teoría, la rueda dentada puede tener cualquier ancho. A medida que aumenta el ancho de los dientes de la rueda dentada, el desgaste de la placa de la cadena de la rueda dentada disminuye, aumenta la vida útil y aumenta la potencia de transmisión. . Sin embargo, el pasador también crece a medida que aumenta el ancho de los dientes de la rueda dentada. Un pasador demasiado largo reducirá su rigidez y fácilmente causará daños por fatiga a los pasadores y rodillos de la placa de la cadena. Dado que la rueda dentada del reductor de la rueda dentada tiene una pequeña cantidad de dientes y un diámetro pequeño, a menudo es necesario procesarla en una sola pieza con el eje de la rueda dentada, como se muestra en la Figura 4. Para prolongar la vida útil del eje, generalmente se recomienda que el ancho de los dientes del reductor de la rueda dentada sea el doble del ancho de los dientes de la rueda dentada estándar. 3.4 La forma de los dientes del piñón El engrane del piñón y la placa de la cadena del reductor del piñón es el mismo que el engrane del piñón y la cadena de rodillos en la transmisión por cadena, que es un engrane sin yugo. El diseño de la forma de los dientes del engranaje permite una mayor flexibilidad. BG/T1243-1997 no estipula una forma de diente de rueda dentada específica, solo especifica las formas de espacio máximo y mínimo de los dientes y sus parámetros límite. En el reductor de rueda dentada, la rueda dentada es una pieza de desgaste y a menudo está integrada con el eje. Por lo tanto, se recomienda utilizar el perfil de diente de tres arcos y una línea especificado en GB/T1243-58. Tiene una tensión de contacto pequeña y. Desgaste ligero. Tiene las ventajas de un impacto pequeño y una parte superior del diente alta. 4 Cálculo de diseño del reductor de rueda dentada 4.1 Modos de falla del reductor de rueda dentada (1) Cuando los pasadores y rodillos de la placa de la cadena están bien lubricados, el daño por fatiga es el principal modo de falla cuando la lubricación es inadecuada o la velocidad es demasiado alta, pegamento; se produce el fallo.
(2) Desgaste excesivo de la superficie de los dientes de la rueda dentada.
(3) Los pasadores y rodillos de la placa de la cadena se dañan a baja velocidad, carga pesada o carga de impacto.
4.2 Potencia nominal del reductor de rueda dentada En comparación con el modo de falla de la transmisión por cadena, el modo de falla del reductor de rueda dentada no incluye el modo de falla del alargamiento del paso de la cadena causado por el desgaste y otras fallas. lo mismo, por lo que la potencia nominal del reductor de rueda dentada se puede determinar utilizando la curva de potencia nominal de la cadena de rodillos como se muestra en la Figura 3. Según la velocidad del piñón pequeño, seleccione el paso del piñón correspondiente según la Figura 3 para que la potencia nominal de cada nivel del reductor del piñón sea mayor o igual a la potencia de diseño. Pd = KaP / KzKm (1) En la fórmula, Pd es la potencia de diseño, kW; P es la potencia de transmisión, kW; Kz es el coeficiente de condiciones de trabajo Kz es el número de dientes de la rueda dentada pequeña Kz= (z1/19) 1,08 km es el coeficiente de ancho de los dientes de la rueda dentada, cuando el ancho de los dientes de la rueda dentada es el ancho de los dientes de la rueda dentada estándar: Km=1, cuando el ancho de los dientes de la rueda dentada es el doble del ancho de los dientes de la rueda dentada estándar: Km=1,7; ancho de diente de piñón estándar Cuando 3 veces: Km=2,5 cuando el ancho de diente de piñón es otro múltiplo, se puede utilizar el método de inserción para calcular Km. 4.3 Calibración de la resistencia al corte del pasador del eje de la placa de la cadena Velocidad circunferencial de la placa de la cadena 5 Otra forma estructural de reductor de rueda dentada En algunos mecanismos de transmisión de baja velocidad, se puede usar la estructura que se muestra en la Figura 5, y la rueda motriz está diseñada como una placa de cadena, la La rueda motriz está diseñada en la estructura de una rueda dentada. La mayor ventaja de esta estructura son los bajos costos de mantenimiento. Los pasadores y rodillos de la placa de la cadena motriz son piezas de desgaste, una vez dañados, se pueden reemplazar rápidamente con la ayuda de herramientas simples. Sin embargo, dado que el reductor de rueda dentada de esta estructura solo tiene un rodillo que engrana con los dientes de la rueda dentada, una vez que se rompe el pasador del eje, la rueda dentada impulsada perderá potencia, lo que debe tenerse en cuenta durante el diseño.
6 El valor de promoción del reductor de rueda dentada (1) En algunas situaciones donde el espacio de instalación es limitado, baja velocidad y carga pesada, y el ambiente de trabajo es deficiente, el reductor de rueda dentada es adecuado.
(2) El reductor de rueda dentada tiene un diseño simple, procesamiento conveniente, fácil mantenimiento, bajo costo y es adecuado para la producción de una sola pieza.
(3) Se puede formar una nueva serie de reductores de ruedas dentadas. /listadeclases.aspx